一種注漿擴散三維監測系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及巖土工程領域，特別是一種注漿擴散三維監測系統。
【背景技術】
[0002]隨著我國基礎設施建設的快速發展，公路鐵路隧道、煤礦巷道、地鐵、水電硐室等修建越來越廣泛。但隨著淺部資源的減少甚至枯竭，礦山開采深度越來越深；目前越來越多的隧道建設在高山之中；越來越多的地下工程處在大埋深、軟巖、斷層構造等惡劣地質環境中，導致巖體穩定控制難度劇增，工程災害頻發。
[0003]注漿加固是提高巖體穩定性，保證工程安全的重要技術措施;注漿堵水是目前處理巖土工程中突涌水問題的主要技術。但是，由于目前注漿技術發展仍不完善，導致注漿效果得不到保障，最為突出的問題是:由于巖土體中存在大量無法直接觀察的貫通裂隙，注漿過程中漿液如何擴散、擴散到什么范圍等信息無法獲取，導致注漿策略的制定非常被動。比如在裂隙發育嚴重的圍巖中注漿時，經常遇到漿液壓力從開始到結束一直保持在很低的水平，漿液僅沿優勢通道擴散的情況，甚至有時漿液僅沿一個方向擴展至注漿孔外1m?20m以外而注漿孔周邊其它方向圍巖裂隙沒有任何漿液填充的情況。在此條件下，雖然注漿量很大，但是對圍巖裂隙的整體填充率卻很低，無法在圍巖中形成連續的充填加固區域，不能達到預期加固效果，而且還浪費了材料。
[0004]因此，注漿過程中漿液擴散模式、擴散參數的監測對于注漿加固機理研究、技術發展、方案優化具有重要價值。但是目前尚沒有相應的設備和技術能夠有效、定量、實時的監測到漿液的三維擴散信息。因此，目前亟待開發一種監測系統及方法解決上述問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型公開了一種注漿擴散三維監測系統，能夠在注漿過程中準確、定量、實時獲取漿液的三維擴散信息。
[0006]為實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下:
[0007]一種注漿擴散三維監測系統，包括放入監測孔內的隔斷式傳感器，所述的隔斷式傳感器包括一個中心管、加壓管、阻隔器和漿液感應元件，沿著中心管的軸向方向間隔布置有多個阻隔器，每兩個阻隔器之間設有固定在中心管上的漿液感應元件，每個阻隔器均與為其加壓的加壓管連通，所述的每個漿液感應元件均通過獨立的信號線與信息采集器相連，實現裂隙空間信息的定位。所述的漿液感應元件感應到漿液后，即時將信號通過導線傳送到信號接收器，上述每個漿液感應元件的信號感應及傳遞均是相互獨立的，以實現漿液擴散空間信息的定位。
[0008]進一步的，所述的加壓管向阻隔器內充入高壓氣體或液體，實現阻隔器的側向膨脹或收縮；當通過加壓管向當阻隔器內充入高壓氣(液)體時，阻隔器側向膨脹，并最終與監測孔的孔壁接觸并密貼，達到封隔的目的；當阻隔器內氣壓降低時，解除封隔作用。
[0009]進一步，所述的阻隔器的間隔距離的大小與漿液感應元件的數量的多少成反比，阻隔器的間隔越小，感應單元數量越多，漿液擴散信息的監測精度和定位精度越高。
[0010]進一步的，所述的楽液感應元件是一種對楽液反應敏感的感應元件。
[0011]進一步的，所述的監測孔設置在注漿孔的周圍，所述的中心管、加壓管均設置在監測孔內，且加壓管與中心管平行設置。
[0012]使用時，隔斷式傳感器布置在注漿孔周圍，阻隔器膨脹后，每個隔斷式傳感器上的漿液感應元件被相互隔離，且分布在不同深度，由此形成了注漿孔周圍的三維布控狀態；當漿液通過裂隙運移到若干漿液感應單元時，便獲取了即時的漿液擴散的三維空間信息，從而實現三維實時監測。
[0013]進一步的，所述的阻隔器的作用在于充氣(液)后可將漿液感應元件分隔在一個個相互獨立的感應單元內，以此保證每個感應單元中的感應元件，能且只能感應到從與自身所在感應單元聯通的裂隙傳導過來的漿液，從而實現漿液擴散信息深度方向的定位。
[0014]本實用新型達到的有益效果是:
[0015]由于采用了隔斷式傳感器，可以可將漿液感應元件分隔在一個個相互獨立的感應單元內，以此保證每個感應單元中的感應元件，能且只能感應到從與自身所在感應單元聯通的裂隙傳導過來的漿液，從而實現漿液擴散信息孔深方向的定位；同時在注漿孔周圍布置多個隔斷式傳感器，實現漿液感應元件的三維空間布控。基于此，可在注漿過程中實時監測漿液在三維空間的擴散情況，為注漿機理研究、技術改進、方案優化等提供重要參考。同時，本實用新型專利隔斷式傳感器可大可小，可長可短，可根據現場需要任意調節其尺寸，具有廣泛的適用性。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本實用新型結構不意圖；
[0018]圖2 為a-a^il 面圖；
[0019]圖3為A部放大圖；
[0020]圖4為b-b剖面圖。
[0021 ]圖中:1-注漿孔;2-監測孔;3-注漿管;4-止漿塞；5-隔斷式傳感器;6_巖體;7_裂隙;8-中心管;9-加壓管；10-阻隔器;11-漿液感應元件;12-信號線；13-信號采集器。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖與實施例對本實用新型做進一步闡述:
[0023]本實用新型監測系統主要由隔斷式傳感器5、信號線12、信號采集器13等構成。使用時，隔斷式傳感器5放入監測孔2，通過信號線12與信號采集器13相連。
[0024]所述的隔斷式傳感器5包括中心管8、加壓管9、阻隔器10和漿液感應元件11組成。中心管8上間隔布置有若干阻隔器10，在每兩個阻隔器10之間的設置有漿液感應元件11，漿液感應元件11固定在中心管8上;每個漿液感應元件11均通過獨立的信號線12與信號采集器13相連，所述的漿液感應元件11感應到漿液后，即時將信號通過導線10傳送到信號接收器，上述每個漿液感應元件的信號感應及傳遞均是相互獨立的，以實現漿液擴散空間信息的定位。
[0025]所述的加壓管9聯通每一個阻隔器10，可以通過加壓管9向阻隔器10內充入高壓氣體；當通過加壓管9向當阻隔器10內充入高壓氣(液)體時，阻隔器10側向膨脹，并最終與監測孔2的孔壁接觸并密貼，達到封隔的目的；當阻隔器10內氣壓降低時，解除封隔作用。所述的阻隔器10的作用在于充氣后可將漿液感應元件分隔在一個個相互獨立的感應單元內，以此保證每個感應單元中的感應元件，能且只能感應到從與自身所在感應單元聯通的裂隙傳導過來的漿液，從而實現漿液擴散信息深度方向的定位。阻隔器10的間隔越小，感應單元數量越多，漿液擴散信息的監測精度和定位精度越高。
[0026]所述的楽液感應元件11是一種對楽液反應敏感的感應元件，如在無水巖土體中監測水泥漿液或其他含水漿液擴散時，可采用水浸傳感器;如在含水巖土體中使用時，可在漿液中加入敏感介質，楽液感應元件11選用對應的感應元件;如采用化學楽液時，可采用對化學漿液顯著特性敏感的感應元件，如酸堿感應元件、溫度感應元件。
[0027]使用時，隔斷式傳感器5布置在注漿孔I周圍，阻隔器10膨脹后，每個隔斷式傳感器5上的漿液感應元件11被相互隔離，且分布在不同深度，由此形成了注漿孔I周圍的三維布控狀態；當漿液通過裂隙7運移到若干漿液感應單元11時，便獲取了即時的漿液擴散的三維空間信息，從而實現三維實時監測。
[0028]本實用新型監測系統的監測方法如下:
[0029]1、根據需要在巖土體6中的注漿孔I周圍鉆出若干監測孔2，并清理測孔中的雜質；所述的監測孔2的直徑應當略大于隔斷式傳感器5的外徑，以同時滿足隔斷式傳感器5的放入并滿足隔段需要;一般來講，監測孔2的深度大于注漿孔I的深度；
[0030]2、檢測阻隔器10的密閉性滿足要求后，將隔斷式傳感器5放入監測孔2;
[0031]3、將信號線12連接到信號采集器13;
[0032]4、根據每個注漿孔1、隔斷式傳感器5的相對位置及深度，測算每個漿液感應元件11的坐標并編號；
[0033]5、通過加壓管9向阻隔器10內充入高壓氣體(或液體)并保持，阻隔器10內的壓力應大于注漿壓力；
[0034]6、待加壓管9內的壓力穩定后打開信號采集器13;
[0035]7、通過注漿管3開始向注漿孔I注入漿液;此過程中漿液將會沿著巖土體中的裂隙
7、縫隙等進行擴散，部分漿液最終會與某隔斷式傳感器5的某漿液感應元件11接觸，該漿液感應元件11將信號傳送至信號采集器13;由于每個漿液感應元件11均處在不同的位置且獨立編號，因此可以準確定位漿液擴散信息所在位置；
[0036]8、監測結束，通過加壓管9釋放壓力，拔出隔斷式傳感器5。
[0037]以上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本實用新型揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種注漿擴散三維監測系統，其特征在于:包括放入監測孔內的隔斷式傳感器，所述的隔斷式傳感器包括一個中心管、加壓管、阻隔器和漿液感應元件，沿著中心管的軸向方向其上間隔布置有多個阻隔器，每兩個阻隔器之間設有固定在中心管上的漿液感應元件，每個阻隔器均與為其加壓的加壓管連通，每個漿液感應元件均通過獨立的信號線與信息采集器相連，實現裂隙空間信息的定位。2.如權利要求1所述的注漿擴散三維監測系統，其特征在于，所述的加壓管向阻隔器內充入高壓氣體或液體，實現阻隔器的側向膨脹或收縮。3.如權利要求1所述的注漿擴散三維監測系統，其特征在于，所述的阻隔器的間隔距離的大小與楽液感應元件的數量的多少成反比。4.如權利要求1所述的注漿擴散三維監測系統，其特征在于，所述的漿液感應元件是一種對楽液反應敏感的感應元件。5.如權利要求1所述的注漿擴散三維監測系統，其特征在于，所述的監測孔設置在注漿孔的周圍，所述的中心管、加壓管均設置在監測孔內，且加壓管與中心管平行設置。
【專利摘要】本實用新型公開了一種注漿擴散三維監測系統，包括放入監測孔內的隔斷式傳感器，所述的隔斷式傳感器包括一個中心管、加壓管、阻隔器和漿液感應元件，沿著中心管的軸向方向間隔布置有多個阻隔器，每兩個阻隔器之間設有固定在中心管上的漿液感應元件，每個阻隔器均與為其加壓的加壓管連通，所述的每個漿液感應元件均通過獨立的信號線與信息采集器相連，實現裂隙空間信息的定位。所述的漿液感應元件感應到漿液后，即時將信號通過導線傳送到信號接收器，上述每個漿液感應元件的信號感應及傳遞均是相互獨立的，以實現漿液擴散空間信息的定位。
【IPC分類】G01N15/08
【公開號】CN205317633
【申請號】CN201620051001
【發明人】張玉華, 玄超, 李為騰, 楊寧, 梅玉春
【申請人】山東科技大學
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年1月19日